1 滤波器基本理论 滤波电路是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的 电子装置。20 世纪60 年代,集成运放获得了快速的发展,由它和R,C 组成的有源滤波器,具有不用电感,体积小,重量轻等优点。此外, 由于集成运放的开环增益和输入阻抗均很高,输出阻抗又很低,构成 有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 低通滤波器工作原理 低通滤波器是一种典型的选频电路,在给定的频段内,理论上它能让 信号无衰减的通过电路,这一段称为通带。在通带外的其他信号将受 到很大的衰减,具有很大衰减的频段称为阻带,通带与阻带的交界频 率称为截止频率,对滤波器的基本要求是:(1)通带内信号的衰减要 小,阻带内信号的衰减要大,由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升; (2)通带内的特性阻抗要恒为常数,以便于阻抗匹配。 2、二阶有源低通滤波电路的总体设计 滤波器一般结构 滤波电路的一般结构假设滤波电路是一个线性时不变网络,则在复频域内有如下的关 V0(s)Vi A(s)是滤波电路的传递函数,一般为复数。对于实际频率来滤波电路 Vo(s) Vi(s) 说(s=jw),则有A(jw)=|A(jw)|e ()这里|A(jw)|为传递函数的模,φ (w)为输出电压与输入电压之间的 相位角。 此外,在滤波电路中所关心的另一个量是时延τ (w),单位是 () 幅频特性 通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性,欲使信号通过滤 波电路的失真小,则相位或时延响应也需要考虑。当相位响应φ 作线性变化,即时延响应τ(w)为常数时,输出信号才可能避免失真。 滤波器各个器件参数的大小,都会影响其滤波特性。如阻尼系 数的大小,决定幅频特性有无峰值。如下是滤波器的幅频特性曲线。 幅频特性曲线 二阶低通滤波器电路结构 一般二阶有源低通滤波电路主要有由运算放大器,电容和电阻构 成。运算放大器用于对信号的放大,电阻对电路起到反馈调节的作用, 使电压放大范围大大增加,保持一定的开环增益,实现对一定范围电 压的放大,而电容起到调节的作用,把高于设定频率的信号衰减掉, 从而达到滤波的作用。